3.4. Относительный внутренний КПД ступени. Дополнительные

3.6. Относительный внутренний КПД
ступени. Дополнительные потери в
ступени
E0  H c  H p  H вс  H u  Nu
ол 
p0 , t0 , G0
c0
p2
c2
Nu GH u

 1  с   р  вс
N0 GH 0
Nтр , N ут , Nпарц , Nвл
Ni  Nu  Nтр  N ут  Nпарц  Nвл
Nu
Относительный внутренний КПД ступени:
Ni
 ол 
N0
N j
j 
N0
oi 
Ni

j
oi  ол  тр   ут  парц  вл
3.6.1. Потери от трения диска и лопаточного
бандажа
А. Физические причины появления потери от трения
ccp
А-А
s
Диафрагма
Диск
rк
s
ra
А
ua  2 ra n
1. Силы аэродинамического сопротивления вращению диска в
паровой среде. На преодоление этих сил затрачивается
мощность.
Аналогичная затрата мощности на преодоление сил
трения между бандажем и корпусом.
А
rвт
2. Образуется циркуляционное течение в меридианальной
плоскости.
На поддержание этого течения расходуется
дополнительная энергия, отводимая от диска.
Б. Определение потерь от трения.
 тр
kтр  103
3
u 
d

  .
 el1 sin 1  cф 
kтр
2,2
s  0,5
r
1,8
0,2
1,4
0,05
0,02
1,0
0,6
0,2
105
106
Для ступеней паровых турбин обычно
107
Reu
kтр  (0,45...0,8) 103.
3.6.2. Потери от утечки. Лабиринтовые
уплотнения.
А. Физические причины появления потери от утечки
p0  p1
а) под действием перепада давления
через диафрагменное уплотнение проходит расход
Gут 2
p0 , t0
c0
p2
p1
G ут1
p1  p2
б) под действием перепада давления
через надбандажное уплотнение проходит расход
G ут1
Gут 2
Для уменьшения «вредных» протечек пара
через зазоры в турбинах используются
лабиринтовые уплотнения.
Теоретический процесс расширения в лабиринтовых уплотнениях
p1
p0 , t0
 безЛУ
t0
H 0I
h
H 0II
1It
H 0безЛУ
p1I
p1III p1IV p1p1
p1II
dу
p0
h0
p0 , t0
1IIt
p1I
p1II
1.  у
H 0III
dу
p1IV  p1
p1III
у
  безЛУ
Fj   d y j
Fу  FбезЛУ
Т.о., существует возможность уменьшения
площади проходного сечения зазора
между диафрагмой и валом.
H 0IV
2. GбезЛУ
1III
t
1IVt
Gу 
Линия
Фанно
отв FбезЛУ 2 H 0безЛУ

1безЛУ
t
оок Fу 2 H 0j
1jt
H 0IV  H 0безЛУ ;1IVt  1безЛУ
t
следовательно
1безЛУ
t
s
Gy  GбезЛУ
Теоретический процесс расширения в лабиринтовых уплотнениях
p1
p0 , t0
 безЛУ
t0
H 0I
h
H 0II
1It
H 0безЛУ
p1I
p1III p1IV p1p1
p1II
dу
p0
h0
p0 , t0
1IIt
p1I
p1II
1.  у
H 0III
dу
p1IV  p1
p1III
у
  безЛУ
Fj   d y j
Fу  FбезЛУ
Т.о., существует возможность уменьшения
площади проходного сечения зазора
между диафрагмой и валом.
H 0IV
2. GбезЛУ
1III
t
1IVt
Gу 
Линия
Фанно
отв FбезЛУ 2 H 0безЛУ

1безЛУ
t
оок Fу 2 H 0j
1jt
H 0IV  H 0безЛУ ;1IVt  1безЛУ
t
следовательно
1безЛУ
t
s
Gy  GбезЛУ
3.
p0 , t0
у
p1
dу
p0
p1
t0
H 
VII
0
h
H 
IV
0
7
z  Gу ,
4
т.к
 
1VII
t
 
IV
1t
и
7
H   H 
    
VII
0
VII
1t
7
7
4
G у   у Fу

s
p1
p0
p0 1   2
z
0
IV
0
IV
1t
4
4
4. Коэффициент расхода для уплотнений.


1,0
y
0,95
*
*
*
*
0,90





0,85

0,80
0,75
0,70
0,65
0
1
2
3
4
5
6
 
Ступенчатое уплотнение
Уточнение:
Корпус
G у   у Fу
p0 1   2
z
0
у
dу
Вал турбины
Прямоточное уплотнение
2,4
Корпус
у
s
z 
ky
Вал турбины
dу
20
2,2
10
2,0
6
1,8
G у  k y  у Fу
p0 1  
z
0
4
2
1,6
3
1,4
2
1,2
1,0
1
0,04
0,08
y s
Б. Определение потерь от утечки
I. Потери от утечки через диафрагменное уплотнение
 yд

N yд
N0

G yд H 0ол
GH 0

G yд
G
(для ступеней активного типа)
 yд 
ол
k y  y Fy
c F1 z
ол
II. Потери от утечки через зазоры над рабочими лопатками
 yб
С бандажем

G yб
G
 yб 
ол
 d п э
F1
Без бандажа, прикрытые статором
r
l
d
cp  1,8 ол
Без бандажа, неприкрытые статором
r
p2
a
dп p п
1
 э  0,75 r
1
э 
1
 a a 
a  0,5
2

z
  r r  2
 э  0б 75tп sin 1скп
3.6.3. Потери от парциального подвода пара
А. Понятие парциальности:
l1
l1 
G1t
F1

 dc1t c sin 1  d sin 1
1
d
Степень парциальности:
1   2
d
F1
l1 
e d sin 1
e
d
l2 
Степень парциальности:
отношение дуги окружности,
занятой соплами, ко всей длине
окружности.
2
F2
e d sin  2
Б. Птери от париального подвода пара
парц  вент  сегм
Б1. Потеря от вентиляции
Возникают на дуге окружности, где нет сопел.
3
вент
kв 1  e  0,5eкож  u 

  m
sin 1
e
 cф 
1
екож – часть дуги окружности,
занимаемая защитным кожухом;
m – число венцов рабочих
лопаток
3
2
B2
l2
d
kв
200
1
2
100
3
0
0,05
0,1
l2 d
Б2. Сегментная составляющая потери от парциальности
Возникает на концах дуг подвода пара
w1
w1
Физические причины появления сегментных потерь
- На правом конце дуги подвода пара:
1) затраты энергии на выталкивание (выколачивание) застойного пара;
2) затраты энергии на эжекцию (подсос) пара из зазора.
- На левом конце дуги подвода пара:
1) затраты энергии на подсасывание застойного пара из зазора за счет
инерционного воздействия оставшегося в канале активного пара;
2) потери располагаемой энергии из-за утечки активного пара в
зазор между диафрагмой и РЛ вследствие прилипания струи пара
крайнего соплового канала к стенке диафрагмы.
Определение сегментных потерь
i - число пар концов сопловых сегментов
сегм  0, 25
B2l2 u
олi
F1 cф